TWI397035B - 像素間干擾減少之顯示器裝置 - Google Patents

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Myung-Koo Hur
Seung-Hwan Moon
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Description

像素間干擾減少之顯示器裝置 發明領域
本發明是關於一種顯示器裝置，尤其是關於像素間干擾減少之顯示器裝置的技術。
 發明背景
一種主動(active)式顯示器裝置，如一主動矩陣式(AM)液晶顯示器(liquid crystal display，以下簡稱LCD)和一主動矩陣式有機發光顯示器(active matrix organic light emitting display，以下簡稱OLED)，其包括複數個以一矩陣排列的像素，還包括開關元件(switching elements)和複數信號線，如用於發射信號到開關元件的閘線(gate line)和資料線(data line)。根據來自閘線用於顯示影像的閘信號，像素的該等開關元件選擇性地發射來自資料線的資料信號到像素。LCD的像素根據資料信號調整入射光線的透射比，同時該等OLED的像素根據資料信號調整光線發射的亮度(luminance)。
該顯示器裝置更進一步包括一用於產生和施加(applying)閘信號到閘線的閘驅動器和一用於施加資料信號到資料線的資料驅動器。每一該等閘驅動器和資料驅動器通常包括多個驅動積體電路(IC)晶片。IC晶片的數量最好較小以減少製造成本。特別的，資料驅動IC晶片的數量很重要，因為資料驅動IC晶片比閘驅動IC晶片要昂貴的多。
 發明概要
依據本發明一典型實施例的一顯示器裝置包含：複數包括開關元件的像素；複數對連接到開關元件的第一和第二閘線，其等為開啟該開關元件而發射一閘開(gate－on)電壓；以及連接到開關元件且發射資料信號的複數資料線，其中每一對第一和第二閘線被安排(disposed)在兩個鄰近的像素列之間且連接到其中一像素列。
該第一閘線比該第二閘線更接近其中一像素列且比該第二閘線更早被提供閘開電壓。
每一該等資料線可都連接到兩個鄰近的像素行(pixel columns)。
該等兩個鄰近的像素行可被安排(disposed)成相對於(with respect to)其中一資料線彼此相對。一行中的兩個鄰近像素可分別被連接到第一和第二閘線。
該等兩個鄰近的像素行可被安排成相對於一資料線的同一邊。一行中的兩個鄰近像素可連接到不同的資料線。
第二閘線比第一閘線更遠離像素列，且像素列的開關元件和資料線之間的連接可被安排(routed)在位於第一閘線和第二閘線之間。
該顯示器裝置更進一步包含：一連接到第一閘線的第一閘驅動器；和一連接到第二閘線的第二閘驅動器。
兩個鄰近閘線可至少部分(at least in part)同時(simultaneously)提供閘開電壓。
該顯示器裝置可執行行轉換(column inversion)或線轉換(line inversion)。
圖式簡單說明
藉由根據附圖詳細描述的典型的實施例，本發明將變得更易理解，其中：第1圖是依據本發明一實施例的一液晶顯示器(LCD)的方塊圖。
第2圖是依據本發明另一實施例的一液晶顯示器(LCD)的方塊圖。
第3圖是依據本發明一實施例的一LCD之一像素的一等效電路圖。
第4圖說明的是依據本發明一實施例的像素和顯示器信號線的排列。
第5圖說明的是依據本發明另一實施例的像素和顯示器信號線的排列。
 較佳實施例之詳細說明
根據附圖，下文將更充分地描述本發明，其中將顯示本發明的較佳實施例。該發明可以被很多不同的形式實施，因而不能推論此處闡述的實施例是本發明的限制。於全文中，相同的數值表示相同的元件。
在圖中，為了看得清楚，層(layer)和區域(region)的厚度被放大了。當提到一元件如一層、區域或基板(substrate)在另一元件“之上”時，其可直接位於另一元件之上或是可有其他插入元件存在於此兩元件之間。與此情形對比的是，當提到一元件“直接位於”另一元件之上，則表示沒有其他插入元件存在。
液晶顯示器，作為依據本發明之實施例的顯示器裝置的一範例，將參考附圖被描述。
第1圖是依據本發明一實施例的一LCD的方塊圖，第2圖是依據本發明另一實施例的一LCD的方塊圖，第3圖是依據本發明一實施例的一LCD之一像素的一等效電路圖。
參考第1和2圖，依據本發明一實施例的一LCD包括一LC面板(panel)裝置300、一閘驅動器400或兩個閘驅動器400L和400R、連接到該LC面板裝置300的一資料驅動器500、連接到該資料驅動器500的一灰色電壓產生器(gray voltage generator)800和控制以上元件的一信號控制器600。
參考第1和2圖，該LC面板裝置300包括複數顯示器信號線和連接到該等信號線且實質上以一矩陣排列的像素PX。在第3圖所示的一結構圖(structural view)中，該LC面板裝置300包括較低(lower)和較高(upper)面板100和200及穿插(interpose)其中的一LC面板3。
該等顯示器信號線被安排在較低面板100之上且包括發射閘信號(也可稱為“掃描信號”)的複數閘線G1,up－Gn,down和發射資料信號的複數資料線D0－Dm。該等閘線G1,up－Gn,down實質上在互相平行的列中延伸，且該等資料線D0－Dm實質上在互相平行的行中延伸。
參考第3圖，每一像素PX包括一連接到顯示器信號線的開關元件Q、一LC電容器CLC和隨意地(optionally)，一連接到該開關元件Q的儲存電容器CST。
包括一薄膜電晶體(thin film transistor，TFT)的該開關元件Q是設置在較低面板100上且有三個接線端(tefminal)：連接到閘線G1,up－Gn,down之一的一控制接線端；連接到資料線D0－Dm之一的一輸入接線端；和連接到LC電容器CLC及該隨意儲存電容器(the optional storage capacitor)CST的一輸出接線端。
該LC電容器CLC包括在較低面板100上的一像素電極(pixel electrode)190和在較高面板200上的一共同電極(common electrode)270，該等電極作為兩個接線端。被安排在兩個電極190和270之間的LC層3作為電容器CLC的電介質(dielectric)。該像素電極190被連接到開關元件Q，而該共同電極270被提供一共同電壓Vcom且覆蓋較高面板200的整個表面。不同於第3圖，該共同電極270可被提供在較低面板100之上，且電極190和270中的至少一個可具有一杆(bar)或一長條(stripe)的形狀。
該儲存電容器CST是LC電容器CLC的一輔助電容器(auxiliary capacitor)。該儲存電容器CST包括像素電極190和一單獨的信號線，並設置在較低面板100上且經由一絕緣體(insulator)與該像素電極190重疊(overlap)，且其被提供一預設電壓，如該共同電壓Vcom。另外的，該儲存電容器CST包括像素電極190和被稱為先前閘線(previous gate line)的一鄰近閘線(adjacent gate line)，其經由一絕緣體與像素電極190重疊。
對於一彩色顯示器，每一像素PX唯一地表示出(represent)一個原色(primary color)(即：空間分割(spatial division))或每一像素連續地依次表示出該等原色(如時間分割)，因此該等原色的空間和或時間和(sum)是以一期望的顏色被認出。圖3顯示空間分割的一範例，其中每一像素PX包括一濾色器(color filter)230，其表示在面對像素電極190的較高面板200上一區域內的一原色。另外的，該濾色器230被提供在較低面板100上的像素電極190之上或之下。
一組原色的一範例包括紅色、綠色和藍色。包括紅色、綠色和藍色濾色器230的該等像素PX被分別作為紅色、綠色和藍色像素PX。
一個或更多偏光器(圖未示)連接到面板100和200中的至少一個。另外，用於補償折射異方性(refractive anisotropy)的一個或更多延遲膜(retardation film)(圖未示)可以被安排在偏光器和面板之間。
參考第4和5圖，依據本發明典型實施例之閘線、資料線和像素PX的排列被詳細描述。
第4圖說明依據本發明一實施例的像素PX和顯示器信號線的排列，而第5圖說明依據本發明另一實施例的像素PX和顯示器信號線的排列。
參考第4和5圖，一條較高而一條較低的一對閘線，被安排在每一列像素PX之間，而一資料線被安排在每兩行像素PX之間。因此，一左一右的兩個像素PX，被安排在每一像素列中一對鄰近的資料線之間。
如上所述，每一像素PX透過一開關元件Q連接到一閘線和一資料線。在第4和5圖中，每一像素PX以符號Pg,d表示，其中g表示其連接到的閘線，而d表示其連接到的資料線。例如，以符號P(i＋1)u，j－2表示的第4圖左下角的像素PX，是連接到閘線Gi＋1,up和資料線Dj－2。
參考第4圖，被安排在兩條鄰近資料線之間的一對像素PX是連接到相同的資料線但是是連接到不同的閘線。
是以像素列交替(alternate)的方式連接到資料線，例如，位於一指定像素列上的一對像素，其兩像素PX都是連接到緊位於該像素對之左邊的資料列，且位於緊鄰該指定像素列之上或之下的像素列，其上的一對像素之兩像素PX都是連接到緊位於該像素對之右邊的資料列。
到閘線的像素連結是被排列的，以致於使每一對像素對中較接近該資料線的像素PX，是連接到緊位於該像素對下方之一對閘線中的較高閘線，且使每一對像素對中較遠離該資料線的像素PX，是連接到緊位於該像素對下方之一對閘線中的較低閘線。
例如，對於兩個像素PX：位於一像素對右邊的Piu,j和位於該像素對左邊的Pid,j，被安排在兩條鄰近的資料線之間，且資料線Dj－1在其像素行的左邊，而資料線Dj在其像素行的右邊，兩個像素PX都連接到像素行右邊的資料線Dj。在該等像素行右邊的像素Piu,j，是鄰近於該等像素行右邊的資料線Dj，且連接到位於該像素對下面的一對閘線Gi,up和Gi,down中的一較高閘線Gi,up，且位在該等像素行左邊的像素Pid,j是遠離該像素行右邊的資料線Dj，且連接到一較低閘線Gi,down。然而，同樣位於該二資料線之間且緊鄰該原先範例列之上或之下的像素列中的兩像素PX，都是連接到其像素行左邊的資料線。而，在此情形下，位於該等像素行左邊的像素PX，鄰近於其像素行左邊的資料線，是連接到位於其下之一對閘線的一較高閘線，且位於該像素行右邊的像素PX是遠離其像素行左邊的資料線，且是連接到位於其下之一對閘線的一較低閘線。
如第4圖所示，鄰近資料線的像素PX連接到較高閘線，而遠離資料線的像素PX連接到較低閘線。
參考第5圖，位於兩條鄰近資料線之間的一對像素PX之每一像素PX是連接到同樣的閘線和不同的資料線。在該像素對中的像素PX分別是連接到與其較接近的資料線。意思是，位於該像素對左邊的像素PX是連接到緊位於該像素對左邊的資料線，而位於該像素對右邊的像素PX是連接到緊位於該像素對右邊的資料線。到閘線的連接是交替(alternate)的，因此對於任何指定的一像素對，其連接到緊位於該像素對下面的閘線對中的較高閘線，而緊位於該指定像素對的上面、下面、左邊和右邊的像素對，則是連接到緊位於該像素對下面的閘線對的較低閘線。例如，對於兩個像素：Piu,j－1是在一像素對左邊而Piu,j是在該像素對右邊，其被安排在兩條鄰近資料線之間，Dj－1在其像素行左邊，而Dj在其像素行右邊，該等像素PX都連接到緊位於其下的一對閘線Gi,up和Gi,down中的較高閘線Gi,up。在其像素行左邊的像素Piu,j－1是連接到該像素對左邊的資料線Dj－1，而在像素對右邊的像素Piu,j是連接到該像素行右邊的資料線Dj。然而，位於緊鄰最初範例列的上面、下面、左邊和右邊的鄰近像素列且位於相同兩資料線之間的兩像素PX，該等兩個像素PX都連接到位於其下方的較低閘線。
資料線D0－Dm的數目等於像素行之數目的一半，而閘線G1,up－Gn,down的數目是像素列之數目的兩倍。
一連接到一開關元件Q的資料線是安排在(routed)閘線之間，如第4和5圖所示，其中該開關元件連接到一對閘線之較低閘線。
再次參考第1和2圖，灰色(gray)電壓產生器800產生兩組與像素PX透射比(transmittance)有關的複數灰色電壓。在第一組內的灰色電壓具有一相對於該共同電壓Vcom的正極性，而在第二組內的灰色電壓具有相對於該共同電壓Vcom的負極性。
閘驅動器400或400L和400R，連接到LC面板裝置300的閘線G1,up－Gn,down，且合成(synthesize)來自一外部裝置的閘開(gate－on)電壓Von和閘關(gate－off)電壓Voff，以產生運用於閘線G1,up－Gn,down的閘信號。參考第1圖，一閘驅動器400被提供在LC面板裝置300的左邊。第2圖顯示了一對閘驅動器400L和400R分別被提供在LC面板裝置300的左邊和右邊。該左閘驅動器400L連接到每一對閘線的一較高閘線，而該右閘驅動器400R連接到一較低閘線。然而，閘驅動器400L和400R之間的連接也可以是以一相反的方式(opposite manner)連接。
資料驅動器500連接到LC面板裝置300的資料線D0－Dm，且施加選自於灰色電壓產生器800提供的灰色電壓中的資料電壓到資料線D0－Dm。
閘驅動器400或400L和400R及資料驅動器500可包括至少一積體電路(IC)晶片，該等晶片被設置在(mounted)LC面板裝置300上，或在一捲帶式封裝(tape carrier package，TCP)內之一軟性印刷電路板(flexible printed circuit，FPC)膜上，且被連接到LC面板裝置300。另外的，閘驅動器400或400L和400R及資料驅動器500可隨同閘線G1,up－Gn,down、資料線D0－Dm和開關元件Q一起被整合至LC面板裝置300。
信號控制器600控制該等閘驅動器400或400L和400R以及資料驅動器500。
現在，以上所描述的LCD其操作將被詳細描述。
信號控制器600被提供輸入影像信號R，G和B及來自一外部圖形控制器(圖未示)的控制其中顯示器的輸入控制信號，該等輸入控制信號如一垂直同步信號Vsync、一水平同步信號Hsync、一主時脈MCLK和一資料賦能(enable)信號DE。在產生閘控制信號CONT1和資料控制信號CONT2及處理完輸入影像信號R、G和B之後，該信號控制器600發射該等閘控制信號CONT1到閘驅動器400或400L和400R，及發射該已處理影像資料DAT和該等資料控制信號CONT2到資料驅動器500，其中該等信號適合以輸入控制信號和輸入影像信號R、G和B為基礎的LC面板裝置300的運行。輸入影像信號R、G和B的處理包括依照第4和5圖所示的LC面板裝置300之像素排列而對影像資料DAT的重排。
該閘控制信號CONT1包括一用於開始掃描的掃描開始信號(scan start signal)STV和至少一用於控制閘開電壓Von之輸出期間(duration)的時脈信號。該閘控制信號CONT1可更進一步包括一用於限定(defining)閘開電壓Von之期間(duration)的輸出賦能信號OE。
該資料控制信號CONT2包括一用於為一組像素指示(indicating)資料發射開始的水平同步開始信號STH、一用於控制施加資料電壓到資料線D0－Dm的裝載(load)信號LOAD和一資料時脈信號HCLK。該資料控制信號CONT2可更進一步包括一轉換(inversion)信號RVS，該轉換信號RVS是用於反轉(reversing)資料電壓相對於該共同電壓Vcom的極性。
根據(responsive to)來自信號控制器600的資料控制信號CONT2，資料驅動器500為來自信號控制器600之半列像素接收一封包(pack)的影像資料DAT，且轉換影像資料DAT，使其成為選自灰色電壓產生器800提供的灰色電壓中之類比資料電壓，且施加該資料電壓到資料線D0－Dm。
閘驅動器400或400L和400R根據來自信號控制器600的閘控制信號CONT1，施加閘開電壓Von到閘線G1,up－Gn,down，因此觸發(activating)開關元件Q被連結。施加到資料線D0－Dm的資料電壓藉由已觸發的開關元件Q被提供給像素。
資料電壓和共同電壓Vcom之間的差由一橫跨(across)LC電容器CLC的電壓來表示，其被稱為一像素電壓(pixel voltage)。該LC電容器CLC內的LC分子具有根據像素電壓大小的分子取向(molecular orientation)，且該分子取向決定通過LC層3之光線的偏振。偏光器將光線偏振(light polarization)轉換為光線透射比。
藉由水平線週期的一半(以“1/2H”表示且等於水平同步信號Hsync或資料賦能信號DE之週期的一半)重複該步驟(procedure)，閘線G1,up－Gn,down在一畫面(frame)期間，是相繼地(sequentially)被提供該閘開電壓Von，從而施加資料電壓到像素。當一畫面結束後，下個畫面開始時，施加到資料驅動器500的轉換控制信號RVS被控制，從而使資料電壓的極性被反向(稱為“畫面轉換(frame inversion)”)。該轉換控制信號RVS也可被控制，因此在一畫面內的一資料線中流動(flowing)的資料電壓之極性可被反向(例如，線轉換和點轉換(dot inversion)，或在一封包中的資料電壓極性是被反向(例如，行轉換和點轉換)。
雖然充電(charging)一列像素的時間與一傳統LCD相比減少了一半，其至少部分可由施加一閘信號到兩條鄰近的閘線來補償。
再次參考第4和5圖，對於一對被安排在兩列像素之間的閘線，例如，以參考數值Gi,up和Gi,down表示的閘線，一較高閘線Gi,up首先被提供該閘開電壓Von，而一較低閘線Gi,down隨後被提供閘開電壓Von。因為藉由在較低閘線和像素列之間插入較高閘線Gi,up，較遲被提供閘開電壓Von的較低閘線Gi,down是與較早被提供閘開電壓Von的像素列隔開地設置，所以當較低閘線攜帶(carry)閘開電壓Von時，像素列會被較低閘線Gi,down發射的電磁場最低程度地被影響。當電磁場到達像素列時其被削弱，這是由於較低閘線Gi,down和像素列之間的距離較大，且也由於一來自較高閘線Gi,up的隔離作用(shielding effect)。
在第5圖所示的排列中，被安排在兩條鄰近資料線之間的兩個像素PX連接到單一閘線且被同時充電，與被連續(consecutively)充電相比，可藉此減少彼此間的干擾。
閘線和像素PX間的干擾可被減少而孔徑比(aperture ratio)沒有減少，從而可改良LCD的影像品質。
本發明也可應用於其他顯示器裝置，如OLED。
儘管本發明的較佳實施例已在此被詳細描述，需要很清楚地明白的是，熟習該項技藝的人士對此處教示的基本發明原理所作的很多改變和(/或)修改，仍在本發明附加的申請專利範圍中所定義的精神和範圍內。
3．．．液晶層
100、200．．．面板
190．．．像素電極
230．．．濾色器
270．．．共同電極
300．．．液晶面板裝置
400、400L、400R．．．閘驅動器
500．．．資料驅動器
600．．．信號控制器
800．．．灰色電壓產生器
CLC．．．液晶電容器
CST．．．儲存電容器
CONT1、CONT2．．．控制信號
DE．．．資料賦能信號
D0－Dm．．．資料線
G1,up－Gn,down．．．閘線
Hsync．．．水平同步信號
MCLK．．．主時脈信號
Vsync．．．垂直同步信號
Q．．．開關元件
R、G、B．．．輸入影像信號
DAT．．．輸出影像信號
Vcom．．．共同電壓
Von．．．閘開電壓
Voff．．．閘關電壓
第1圖是依據本發明一實施例的一液晶顯示器(LCD)的方塊圖。
第2圖是依據本發明另一實施例的一液晶顯示器(LCD)的方塊圖。
第3圖是依據本發明一實施例的一LCD之一像素的一等效電路圖。
第4圖說明的是依據本發明一實施例的像素和顯示器信號線的排列。
第5圖說明的是依據本發明另一實施例的像素和顯示器信號線的排列。
Q．．．開關元件
Gi－1,up~Gi＋1,up．．．較高閘線
Gi－1,down~Gi＋1,down．．．較低閘線
Dj－2~Dj＋1．．．資料線
P(i－1)u,j－2~P(i＋1)u,j、P(i－1)d,j－2~P(i＋1)d,j．．．像素對

Claims (18)

  1. 一種顯示器裝置，其包含：包括數個開關元件的複數個像素，其中該等像素被排列成數個像素列和數個像素行；連接到該等開關元件的複數對第一和第二閘線，其發射用於開啟該等開關元件的一閘開電壓；以及連接到該等開關元件的複數個資料線，其中，各對該等第一和第二閘線設置在相鄰的兩個像素列之間，且連接到該等像素列之其中一者的該等開關元件，其中，在相鄰的資料線之間設置有像素對，其中，相鄰的一對像素的該等開關元件係設置在相鄰的資料線之間，並連接到相同的該第一閘線或相同的該第二閘線，並且其中每兩個像素行只設置一個資料線。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中該第一閘線比該第二閘線更接近該等像素列之該其中一者，且比該第二閘線更早被提供該閘開電壓。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中相鄰的該等兩個像素行被設置為對於其中一個該等資料線而言係彼此相對。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中，一行中之相鄰的兩個像素分別連接到該第一閘線和該第二閘線。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中該等資料線各係設置在交替的像素行之間。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中該第二閘線被設置成比該第一閘線離該像素列更遠，並且其中在該像素列之該等開關元件與該等資料線之間的連接被規劃在該第一閘線與該第二閘線之間。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其進一步包含：連接到該等第一閘線的一第一閘驅動器；以及連接到該等第二閘線的一第二閘驅動器。
  8. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中，相鄰的兩個閘線至少部分被同時提供該閘開電壓。
  9. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中該顯示器裝置執行行轉換或線轉換。
  10. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中該等第一和第二閘線對的該等第一閘線比該等第一和第二閘線對的該等第二閘線更接近它們所連接的該等像素列。
  11. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中：該對像素中之各個像素連接到離它最近的資料線，並且該對像素所連接到的該第一閘線或該第二閘線與各個像素列交替。
  12. 如申請專利範圍第1項所述之顯示器裝置，其中：在相同資料線之相對側上的兩個像素之該等開關元件連接到相同的該資料線。
  13. 一種顯示器裝置，其包含：包括數個開關元件的複數個像素，其中該等像素被排列成數個像素列和數個像素行；連接到該等開關元件的複數對第一和第二閘線，其發射用於開啟該等開關元件的一閘開電壓；以及連接到該等開關元件的複數個資料線，其中，各對該等第一和第二閘線係設置在相鄰的兩個像素列之間，並連接到該等像素列之其中一者的該等開關元件，其中，在相鄰的資料線之間設置有像素對，並且其中，同一行中之相鄰的兩個像素連接到不同的資料線。
  14. 如申請專利範圍第13項所述之顯示器裝置，其中該第一閘線比該第二閘線更接近該等像素列之其中一者，且比該第二閘線更早被提供該閘開電壓。
  15. 如申請專利範圍第13項所述之顯示器裝置，共中該等資料線各連接到相鄰的兩個像素行的該等開關元件。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之顯示器裝置，其中，一行中之相鄰的兩個像素分別連接到該第一閘線和該第二閘線。
  17. 如申請專利範圍第13項所述之顯示器裝置，其中該第二閘線被設置成比該第一閘線離一像素列更遠，並且其中在該像素列之開關元件與該等資料線之間的連接被規劃在該第一閘線與該第二閘線之間。
  18. 如申請專利範圍第15項所述之顯示器裝置，其中，相鄰的兩個閘線至少部分被同時提供該閘開電壓。
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